华南农业大学食品学院的洪泽翰、吴婉仪、李 璐*等人以生物大分子辛烯基琥珀酸酯化(OSA)变性淀粉、乳清分离蛋白(WPI)和酪蛋白酸钠(SC)为乳化剂构建番茄红素纳米乳液,详细分析3 种大分子乳化剂制得乳液在口腔、胃、肠消化过程及胶束消化液中粒径、Zeta电位的变化,比较体外消化后游离脂肪酸释放率以及番茄红素的生物利用度的变化规律,以期为选用生物大分子乳化剂构建纳米乳液用于番茄红素等生物活性物质的运输提供理论支持。
1、模拟消化过程中乳液粒径的变化
3 种纳米乳液在模拟消化过程中粒径变化趋势为先增加后降低,其中OSA 变性淀粉纳米乳液经过模拟口腔液和胃液后粒径增加较少,在模拟肠消化5 min粒径急剧增大,这是因为OSA 变性淀粉增大了乳液体系对α-淀粉酶的抗酶解作用,而肠液中含有的胰淀粉酶和糖苷酶使OSA变性淀粉大量水解崩坏,从而使体系粒径在此阶段急剧增大。
2、模拟消化过程中纳米乳液表观结构的变化
3 种番茄红素纳米乳液在消化过程中的聚集变化情况与粒径变化的结果相一致,原始的纳米乳液显微镜图中观察不到油滴颗粒,但经模拟消化后观测到油滴颗粒聚集现象的出现,即3 种纳米乳液在不同消化阶段发生了不同程度的水解。
3、模拟消化过程中乳液电位的变化
利用Zeta电位分析仪检测可知,OSA变性淀粉构建的纳米乳液电位绝对值呈现出先增大后减小又增大的趋势,而蛋白质类乳化剂构建的纳米乳液电位均为先减小后增大的趋势,且OSA变性淀粉构建的纳米乳液电位绝对值整体比蛋白质类大。Zeta电位表示液滴的静电排斥力,其值越高,乳液的稳定性越好。
4、乳化剂种类对纳米乳液游离脂肪酸释放的影响
经过小肠阶段的模拟消化后,3 种乳化剂构建的番茄红素纳米乳液的消化速率大小排序为SC>WPI>OSA变性淀粉>对照组,游离脂肪酸释放率的大小排序为OSA变性淀粉(92.25%)>SC(86.53%)>WPI(79.88%),高于对照组的48.7%,这一结果证明,纳米乳液运载体系能有效地改善油脂的消化。
5、乳化剂种类对番茄红素生物利用率的影响
由OSA变性淀粉、SC和WPI构建的纳米乳液番茄红素的最终生物利用率分别为(25.60±3.08)%、(18.70±1.14)%、(14.05±1.23)%,远大于对照组的(1.06±0.06)%。结果证明纳米乳液体系包埋的番茄红素具有较好的生物利用率,且以OSA变性淀粉为乳化剂的纳米乳液番茄红素的生物利用率高于蛋白质类,此结果与游离脂肪酸释放率的结果呈正相关,这是因为体系中胶束的形成与体系中脂肪水解的程度有关,脂肪水解程度越低,体系中胶束越难以形成,从而导致了番茄红素生物利用率较低。
结 论
在口腔消化阶段,3 种纳米乳液的粒径并无明显变化;在胃消化阶段,蛋白质类乳化剂构建的纳米乳液粒径显着增大,且电位绝对值达到最低;在肠消化阶段,OSA变性淀粉构建的纳米乳液粒径明显增加,电位绝对值降到最小。激光共聚焦显微镜观察显示OSA变性淀粉和蛋白质类大分子构建的纳米乳液分别在肠和胃阶段发生大量水解。蛋白质类纳米乳液油脂的消化速率高于OSA变性淀粉,但OSA变性淀粉纳米乳液拥有更高的游离脂肪酸释放率。3 种纳米乳液的生物利用率均远高于对照组,且OSA变性淀粉构建的番茄红素纳米乳液能表现出更高的生物利用率。因此,可以认为OSA变性淀粉是构建负载营养物纳米乳液的更为优良的大分子乳化剂。